二阶系统的瞬态响应分析.docx

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1、本科实验报告课程名称：自动控制原理实验姓名：学院(系)：专业：控制学号：指导教师：浙江大学实验报告实验项目名称：二阶系统的瞬态响应分析同组学生姓名：实验地点：月牙楼301实验日期：一、实验目的和要求1、熟悉二阶模拟系统的组成。2、研究二阶系统分别工作在ζ=1，0<ζ<1和ζ>1三种状态下的单位阶跃响应。3、分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量σp、峰值时间Tp和调整时间Ts。二、实验内容和原理图1为二阶系统的模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和反相器组成。图2为图1的原理方框图，图中中K=R2/R1，T1=R3C1,T2=R3C2。二阶系统的闭环传递函数为：二阶系统标准传

2、递函数为：对比式(1)和式(2)，得、设T1=0.2S，T2=0.5S。则ω=10Kξ=0.625/K调节开环增益K值，不仅能改变系统无阻尼自然振荡频率ωn和.ζ的值，还可以得到过阻尼（ζ＞1）、临界阻尼（ζ=1）和欠阻尼（ζ＜1）三种情况下的阶跃响应曲线。一、主要仪器设备示波器、控制理论电子模拟实验箱二、操作方法与实验步骤1、根据图1，调节相应的参数，使系统的开环传递函数为：2、令ui(t)=1V，在示波器上观察不同K（K=10，5，2，0.625，0.5）时的单位阶跃响应的波形，并由实验求得相应的σp、Tp和Ts的值。用实验箱中的三角波作为二阶系统的斜坡输入信号，观察并记录

3、在不同K值(K=2，0.5)时，系统跟踪斜坡信号的稳态误差。三、实验数据记录和处理3、调节开环增益K，使二阶系统的阻尼比ζ=1/2=0.707，观察并记录此时的单位阶跃响应波形和σp、Tp和Ts的值。四、实验结果与分析1、K=10Ts=0.7sTp=0.28sσ=40%K=5Ts=1.2sTp=0.5sσ=20%K=2Ts=1.3sTp=0.9sσ=10%K=0.5Ts=3.5K=0.625Ts=1.75用实验箱中的三角波作为二阶系统的斜坡输入信号K=2e=0.08VK=0.5e=0.5Vζ=0.707K=1.25Ts=1.8sTp=1sσ=5%一、讨论、心得1、如果阶跃输入信

4、号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？答:若阶跃输入信号幅值过大，会使输出阶跃响应曲线的稳态值过大，如果系统有较大的超调量，则阶跃响应的幅值可能超出范围，不能测得完整的响应曲线，实验测出的各种数据都会发生变化，使其精度降低，增大实验的误差，同时会使系统动态特性的非线性因素增大，使线性系统变成非线性系统；也有可能导致实验的失败，最后实验不能趋于稳定，实验结果出错，所以实验过程中，要选择合适的阶跃输入信号幅值。1、在电子模拟系统中，如何实现负反馈和单位负反馈？答:将集成运算放大器输出端引回反相输入端就是负反馈，引回正相输入端就是正反馈。2、为什么本实验的模拟系统中要用三只运算放大器

5、？答:只有这样才能实现信号的各级反馈，以便系统的更稳定